Como habíamos establecido en la 1ª Parte del presente ar-tículo en el anterior número de la Revista, en todas las de-finiciones conceptuales de los elementos que se describirán a continuación, aplicaremos la Norma mexicana N·CTR·CAR y las Especificaciones Técni-cas de Ingeniería del reposi-torio digital PTOLOMEO de la Facultad de Ingeniería de la UNAM (Universidad Autóno-ma de México).

ELEMENTOS DE DESAGÜE

Sumideros y Rejillas

Los sumideros y rejillas, también denominados im-bornales, son elementos que permiten el desagüe de otros elementos superficiales de drenaje -caces o cunetas-, bien directamente al exterior (imbornales) o por medio de un colector (sumideros). De esta forma, las aguas vuelven a reintegrarse al cauce natu-ral, o son desviadas a sistemas subterráneos de recogida, como la red de alcantarillado en las zonas urbanas.

Los sumideros son de dife-rentes tipos: Continuos si el desagüe se realiza de forma ininterrumpida a lo largo de toda la longitud de la vía; Ais-lados: si la evacuación de las aguas se localiza en determi-nados puntos, distinguiéndo-se tres clases de sumideros, en función de su orientación:

• Horizontales: El desagüe se realiza por su fondo.

• Laterales: El desagüe se rea-liza por su pared lateral ver-tical o cajero.

• Mixtos: Combina los dos ti-pos anteriores.

Lavaderos

Los lavaderos son canales que conducen y descargan el agua recolectada por los bordillos, cunetas y bajantes a lugares donde no generen impacto y deterioro en la estructura del pavimento. Los lavaderos pueden ser de mampostería, concreto hidráulico o metá-licos.

SEGUNDA PARTESEGUNDA PARTE

HIDROLOGÍAde las

CARRETERAS -DRENAJES

HIDROLOGÍAde las

CARRETERAS -DRENAJES

Francisco ERGUETA ACEBEY es Ingeniero Técnico en Sistemas de

Información; Licenciado en Construc-ciones Civiles por la UMSA y PhD en “Planificación del Territorio y

Desarrollo Regional” por la Univer-sidad de Barcelona. Es profesor en la Maestría Interfacultativa (Tecnología y Agronomía) de la UMSA: Ciencias

Geomáticas Aplicadas a la Gestión Territorial, Recursos Naturales y Medio Ambiente; y profesor

en pregrado de las asignaturas: Hidrología Aplicada e Hidrometría y Fundamentos de Hidráulica, ambas en la Facultad de Tecnología de la

UMSA.Es Director de INDESAR

(Infraestructura para el Desarrollo Regional).

e-mail: francisco.ergueta@gmail.com

Como habíamos establecido en la 1ª Parte del presente ar-tículo en el anterior número de la Revista, en todas las de-finiciones conceptuales de los elementos que se describirán a continuación, aplicaremos la Norma mexicana N·CTR·CAR y las Especificaciones Técni-cas de Ingeniería del reposi-torio digital PTOLOMEO de la Facultad de Ingeniería de la UNAM (Universidad Autóno-ma de México).

ELEMENTOS DE DESAGÜE

Sumideros y Rejillas

Los sumideros y rejillas, también denominados im-bornales, son elementos que permiten el desagüe de otros elementos superficiales de drenaje -caces o cunetas-, bien directamente al exterior (imbornales) o por medio de un colector (sumideros). De esta forma, las aguas vuelven a reintegrarse al cauce natu-ral, o son desviadas a sistemas subterráneos de recogida, como la red de alcantarillado en las zonas urbanas.

Los sumideros son de dife-rentes tipos: Continuos si el desagüe se realiza de forma ininterrumpida a lo largo de toda la longitud de la vía; Ais-lados: si la evacuación de las aguas se localiza en determi-nados puntos, distinguiéndo-se tres clases de sumideros, en función de su orientación:

• Horizontales: El desagüe se realiza por su fondo.

• Laterales: El desagüe se rea-liza por su pared lateral ver-tical o cajero.

• Mixtos: Combina los dos ti-pos anteriores.

Lavaderos

Los lavaderos son canales que conducen y descargan el agua recolectada por los bordillos, cunetas y bajantes a lugares donde no generen impacto y deterioro en la estructura del pavimento. Los lavaderos pueden ser de mampostería, concreto hidráulico o metá-licos.

Si se construyen con mampos-tería o concreto hidráulico, generalmente tienen sección triangular, con el propósito de lograr una depresión en su in-tersección con el acotamien-to, para facilitar la entrada del agua al lavadero.

Los lavaderos se construirán sobre el talud y a ambos lados de los terraplenes en tangente, de preferencia en las partes con menor altura; solo en el talud interno de los terraple-nes en curva horizontal en su parte más baja; en las partes bajas de las curvas verticales, en las secciones de corte en que se haya interceptado un escurridero natural que pase arriba de la rasante, que deba continuar drenando, y en las salidas de las obras menores de drenaje que lo requieran.

A menos que el proyecto in-dique otra cosa, en los tramos en tangente los lavaderos se construirán a cada cincuen-ta (50) metros. En los taludes de los cortes, los lavaderos se ubicarán de tal manera que capten el escurrimiento desde el punto superior y lo conduz-can hasta la parte inferior del corte, descargándolo a una caja amortiguadora ubicada al pie del lavadero y conectada

a una cuneta o a una alcan-tarilla que permita el paso del escurrimiento aguas abajo.

Vados

Los vados son obras que se construyen en las zonas de cru-ce del camino con un cauce, para permitir el paso del agua sobre la superficie de rodadura. Según el régimen de la corrien-te, los vados pueden ser:

• Vados monolíticos: que son los que se construyen a ni-vel del cauce, cuando el arroyo por cruzar tiene es-currimientos sólo durante la temporada de lluvias norma-les, que producen tirantes de hasta 0.40m.

• Puentes Vado: que son los que se construyen mediante

90 Presupuesto & Construcción Año 30 N° 69, Mayo - Agosto 2019

tubos o cajones de concre-to hidráulico en cauces que presentan un gasto pequeño en forma permanente. Fun-cionan como alcantarillas conservando seca la super-ficie de rodadura hasta el momento en que el gasto excede la capacidad de los tubos, funcionando enton-ces como vado.

Puentes

Los puentes sirven para cruzar arroyos o ríos con claros mayo-res de 10 m, en general cons-tan de apoyos extremos o es-tribos y de apoyos intermedios o pilas. Para el cálculo estruc-tural los puentes se calculan con el 100% de la carga móvil que pueda caber en la obra, to-mando el modelo del camión más pesado según lo especifi-cado o en su caso la carga de ferrocarril correspondiente.

Los puentes se calculan en ca-rreteras con el 75% de la car-ga uniformemente repartida correspondiente a la máxima móvil, más un camión carga-do al centro; para ferrocarriles se tiene que ver el máximo de la carga rodante.

En puentes sobre cursos de agua, se debe considerar como mínimo una altura li-bre de 1.5 a 2.5 sobre el nivel máximo de avenida.

ELEMENTOS DE EVACUACIÓN

Canales Bajantes

Las bajantes o rápidas son obras de conducción de muy fuerte pendiente utilizadas en bajadas de agua por taludes y cursos de aguas muy espina-dos, o para conducción desde las alcantarillas y por el talud de aguas abajo, hasta un pun-to donde los potenciales efec-tos erosivos de la corriente no se manifiestan en la estabili-dad de la plataforma.

Arquetas

Se definen como arquetas y pozos de registro las peque-

91Presupuesto & Construcción Año 30 N° 69, Mayo - Agosto 2019

ñas obras que completan el sistema de drenaje longitudi-nal o transversal. De acuerdo a requerimientos del suelo, podrán ser de mampostería, ladrillo cerámico revestido, de hormigón, construidos “in situ” o prefabricados. La eje-cución de estos elementos es necesaria para el mante-nimiento y conservación del sistema de drenaje.

Colectores

Los colectores consisten en conductos que recolectan el agua de los elementos de canalización y desagüe me-diante diversos ramales y las conducen hasta un colector principal o interceptor que las transportará hasta un reservo-rio o en su defecto las verterá al medio natural.

DRENAJE DE LA PLATAFORMA

Bombeo

El bombeo consiste en propor-cionar a la corona del camino, ubicada en las tangentes del trazo horizontal, una pendien-te transversal desde el centro del camino hasta los hombros. Su función es dar salida expe-

dita al agua y evitar que caiga a la superficie interna de las terracerías.

En las curvas horizontales, el camino se sobre eleva en el hombro exterior con respecto al interior para contrarrestar la fuerza centrífuga. Dicha sobre elevación sirve para dar salida al agua que cae en estas partes del camino, hacia el hombro izquierdo.

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En caminos rurales cuya coro-na únicamente esta revestida, el bombeo debe ser del 4% como máximo; sin embargo, para evitar la erosión en los terraplenes en balcón y en la superficie de rodamiento cuando la pendiente longitu-dinal sea fuerte, se dará a la corona una pendiente trans-versal continua hacia el lado del corte hasta de 15%, con objeto de desalojar con rapi-

dez el agua hacia la cuneta; la sobre elevación máxima será del 10%.

DRENAJE SUBTERRÁNEO

El drenaje subterráneo, tam-bién llamado subsuperficial o subdrenaje, tiene como fin eliminar el agua subterránea o modificar su nivel hasta don-de no sea perjudicial a la ca-rretera.

Las aguas bajo la superficie de la tierra están estancadas o en escorrentías subsuperficiales, por lo que se requiere practicar un proceso constructivo para su captación y evacuación.

La principal misión del dre-naje subterráneo es controlar y limitar la humedad existen-te en la explanada, además de las diferentes capas que haya sobre el firme del asfal-to. Y para ello debemos tener

en cuenta una serie de con-diciones.

La primera es cortar y desviar las corrientes subterráneas antes de que arriben a la pro-pia carretera. Sin embargo, si el nivel freático es alto, debe mantenerse una distancia de consideración sobre el firme. Igualmente, las capas del fir-me deberán ser saneadas con el objetivo de evacuar el agua que pudiera infiltrarse en ellas.

ZANJAS DRENANTES

Son zanjas rellenas de ma-terial drenante compactado. En la parte baja de este mate-rial compactado se disponen de tubos drenantes para la evacuación final de las aguas.

A menudo es necesaria la re-construcción de las zanjas drenantes. Esta operación de reconstrucción se llevará a cabo cuando aparezcan fugas o roturas en el sistema.

DEFENSIVOS FLUVIALES

Son aquellas obras destinadas a diferentes fines, como por ejemplo: mantener una cier-ta capacidad de conducción del agua en un cauce; prote-

ger estructuras, instalaciones, terrenos agrícolas o poblados que puedan ser afectados por el escurrimiento; desviar las aguas del cauce para distintos usos o modificar la hidrología natural de la cuenca.

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ENTORNO ELEMENTOS

ÁREAS PERIURBANASVías de acceso a centros poblados

Si existe alcantarillado, será utilizadoCaso contrario, se hacen desagües previa comprobación de capacidad, en cauces cercanos.Colectores de diámetro importante en cauces naturales que serán acondicionados artificialmente.

ÁREAS RURALESVías interprovinciales e interdepartamentales

Adecuación de los cauces naturales por los que circulaba el agua cuando no había carreteraCauces acondicionados para evitar la erosión, con disipadores de energía en caso necesarioElementos prefabricados, alcantarillas de paso (tajeas)Sistemas de desagüe en acuíferos o cauces cercanos, ríos, lagos y otros.

NECESIDAD SOLUCIONES DEL SISTEMA DE GESTIÓN

Poder manejar muchos datos con facilidad INFORMATIZACIÓN DEL SISTEMA

Poder identificar las posibles causas del deterioro de las redes por efecto hídrico

DISPONER DE LOS MAPAS DE ANÁLISIS MULTICRITERIO Y DE LOS DATOS DE PARTICULARIDADES DE LAS CUENCAS

Conocer cuantitativa y cualitativamente qué elementos hay que conservar DISPONER DE UN INVENTARIO DE ELEMENTOS

Conocer de forma periódica y sistemática cómo están esos elementos

EFECTUAR INSPECCIONES O AUSCULTACIONES PERIÓDICAS, PROGRAMADAS Y SISTEMATIZADAS

Poder valorar numéricamente el estado de cada elemento, para poder priorizar

TRADUCIR LOS DATOS OBTENIDOS DE LAS INSPECCIONES O AUSCULTACIONES A UN VALOR NUMÉRICO: EL INDICADOR DE ESTADO

Tener en cuenta otros factores concurrentes: Externos, como son la localización del elemento, la importancia de la

carretera, etc, o dependientes del tipo de elemento, si es que el sistema de gestión abarca varios distintos

OBTENER EL INDICADOR PONDERADO DEL ELEMENTO, MULTIPLICANDO EL OBTENIDO ANTERIORMENTE POR UNA SERIE

DE FACTORES EXTERNOS (LOCALIZACIÓN, TRÁFICO, ETC) O DEPENDIENTES DE LA IMPORTANCIA DEL ELEMENTO.

Conocer cómo debe repararse o rehabilitarse el elemento deteriorado

ASOCIAR LA NECESIDAD O EL DETERIORO DETECTADO CON UNA O VARIAS OPERACIONES O ACTIVIDADES

Conocer los recursos necesarios para la reparación o rehabilitación del elemento

DISPONER DE UN CATÁLOGO DE OPERACIONES O ACTIVIDADES, QUE INCLUYA RENDIMIENTOS Y RECURSOS. EL SISTEMA ASOCIA EL

COSTE DE LA ACTUACIÓN NECESARIA Y EL CONJUNTO DE RECURSOS PRECISOS A CADA ELEMENTO.

Priorizar necesidades ORDENAR LOS ELEMENTOS POR SUS INDICADORES DE ESTADO PONDERADOS, DE PEOR A MEJOR ESTADO.

Programar: Priorizar actuacionesORDENAR LAS OPERACIONES O ACTIVIDADES ASOCIADAS A LOS

ELEMENTOS ANTERIORES, CON SU VALORACIÓN Y RECURSOS NECESARIOS, HASTA EL LÍMITE DE LAS DISPONIBILIDADES.

Seguimiento de actuaciones CONTROL Y SEGUIMIENTO. PARTES. INFORMES PERIÓDICOS.

Actualizar el Sistema y evaluar resultados ACTUALIZAR EL SISTEMA TRAS CADA ACTUACIÓN, Y EVALUAR RESULTADOS.

ELEMENTOS SEGÚN EL ÁREA DE APLICACIÓN

CRITERIOS PARA LA ELABORACIÓN DE UN SISTEMA DE GESTIÓN DE VÍAS

PLANIFICACIÓN DE LA CONSERVACIÓN

Las operaciones de conser-vación y mantenimiento de drenajes, obedecen a criterios similares a los de la conserva-ción y mantenimiento de toda la carretera en tanto estas ope-raciones se localizarían en un conjunto de sistemas de ges-tión para programar y controlar el desarrollo de las actividades.

El objetivo fundamental de los sistemas de gestión es conseguir programar del modo más efectivo todas las actividades a realizar. A su vez, los sistemas de gestión deben estar diseñados para su retroalimentación eficaz de las actividades programa-das y realizadas, mediante dos servicios de soporte a los sistemas: un servicio de control y vigilancia riguroso

y disciplinado que se susten-ta en una programación de inspecciones (que podrá re-solverse con diferentes agen-tes y actores); y un servicio de comunicación en tiempo real.

Cada sistema de gestión di-señado tiene una estructura propia, pero se vincula a los otros mediante rutinas de enlace en ámbitos comunes (subsistemas). El resultado

del conjunto permitirá obte-ner -de modo conductivo-, un Plan de Conservación ajustable y mejorable. Vea-mos como ejemplo los resul-tados de la Ponencia de Pro-gramación de Operaciones de Conservación por Indica-dores de la Tercera Sesión de las IX Jornadas de Conserva-ción de Carreteras, realizada en Salamanca - España en el Cuadro de:

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Indicadores de Identificación del Estado de la Red

“Todas las categorías de carre-teras deberían ser gestionadas bajo objetivos numéricos y no bajo criterios subjetivos” es la recomendación del Comité técnico C6 - Gestión de Ca-rreteras Grupo de trabajo nº 2: Indicadores de Comporta-miento de la PIARC (Asocia-ción Mundial de la Carretera).

De acuerdo a las IX Jornadas de Explotación de Carrete-ras, la ponencia denominada “Programación de Operacio-nes de Conservación por In-dicadores sostiene diferentes aspectos técnicos e informes sobre la gestión de carreteras (Estos informes están disponi-bles gratuitamente, de acuer-do con la misión de inter-cambio y difusión de conoci-miento que guía la Asociación - PIARC).

Un indicador es un número, generalmente adimensional, comprendido casi siempre en-tre 0 y 100, que indica el nivel o el estado de algún aspecto de la carretera (servicio prestado, elemento de la carretera, satis-facción de los usuarios, afec-ción al medio ambiente, etc). Existen muchos tipos de indica-dores, y según las necesidades del Órgano Gestor de la Ca-rretera pueden definirse otros a medida. No obstante, en una primera clasificación se pue-den distinguir cuatro grupos:

Indicadores operacionales, generalmente relacionados con el nivel de un servicio prestado. En este documento son llamados también indica-dores del nivel de servicio, y buena parte de ellos se obtie-nen fácilmente de la Agenda de Información y Estado de la Carretera.

Indicadores estructurales, ge-neralmente relacionados con el estado de los elementos de la carretera. En este documen-to son llamados también indi-cadores o índices de estado de los elementos.

Indicadores funcionales, que recogen la sensación del

usuario de la carretera, y están relacionados con el nivel de servicio, la calidad del viaje, las congestiones, la calidad de la información etc.

Indicadores de entorno, vin-culados a la percepción de la carretera por parte de los colindantes y con el medio ambiente: Niveles de ruido, contaminación del agua, po-lución, etc.

A partir de la definición de requerimientos del sistema de gestión y de la necesidad de sus servicios de soporte ya mencionados (servicio de control y vigilancia riguroso y disciplinado basado en una programación de inspeccio-nes y un servicio de comu-nicación en tiempo real), se desarrollarán las herramientas e instrumentos de retroali-mentación informativa de los procesos, que serán informati-zados para un trabajo de so-porte informativo a la gestión de los drenajes en las carrete-ras, pero en definitiva de todo el conjunto de vías.

Por tanto, a la hora de proyec-tar estas obras, debe tomarse en cuenta una serie de facto-res para que funcionen bien. Hay que considerar, por ejem-plo, el tipo de suelo donde se está interviniendo y el área de la Cuenca de recepción y aporte de aguas superficiales que afectan directamente a la vía, así como la presencia de las aguas subterráneas que puedan infiltrarse en las capas inferiores del firme.

De un buen proyecto, se de-finen buenos sistemas de ges-tión. Sorprende que pese a que el costo de hacer drenajes en las vías es mínimo frente al costo total de la carretera, se sigan obviando mediciones precisas para la implementa-ción de este tipo de obras. Se están construyendo mejores carreteras pero al recorrerlas se observa que les faltan dre-najes longitudinales bien di-mensionados y este aspecto solo es atribuible al nivel de conocimiento de la Hidrolo-gía de los profesionales que

realizan los diseños o la su-pervisión de la ejecución.

Es un criterio conocido que la conservación de las ca-rreteras es una actividad fundamental tan importante como la inversión inicial, y en los momentos en que los diseños son inapropiados, la conservación de carrete-ras principales implica una inversión del mismo orden de magnitud que la cons-trucción de obras nuevas. La eliminación del agua es un aspecto capital en el éxito o en el fracaso de una infraes-tructura viaria.

Para evitar que el agua pro-voque daños en el asfalto o el hormigón, son muy im-portantes los desarenadores y muros de contención entre el talud y la vía, para proveer espacios donde se pueda concentrar la limpieza. Ésta limpieza de los elementos de drenaje (cunetas y alcantari-llas) requiere ser permanen-te, el análisis de costos ver-sus inversión nos brinda un resultado inobjetable para su aplicación. Todo esto nos lleva a dar mayor importan-cia al mantenimiento de las carreteras en el aspecto de drenaje, tanto como en el de servicio general de los pavi-mentos.

Para finalizar, recordemos que el mejor inspector de obras es la lluvia intensa. Este dicho es muy común entre los ingenieros portu-gueses y brasileños, y no es exagerado. El agua es pro-bablemente el más agresivo de todos los elementos que pueden interactuar con las carreteras, incluidos los des-lizamientos, que a su vez también son en casi todos los casos, efecto de origen hídri-co que dañan las estructuras.

El agua en una Cuenca –en términos generales-, se ha ‘estabilizado’ después de cientos de años de modo natural con excepción de los acontecimientos extraor-dinarios de ‘avenidas’, que

arrasan con todo a su paso, y la mejor defensa para su con-ducción y para estos eventos extraordinarios son los drenajes bien diseñados.

Estos elementos estructurales aseguran la accesibilidad de una vía, amenazada a veces por la presencia del agua o la humedad. Repasemos que los objetivos de estos sistemas son: desalojar los líquidos que se lleguen a acumular en la carretera, reducir o eliminar la cantidad de agua que se dirija hacia ésta; y evitar daños es-tructurales, todo ello bajo una visión transversal de gestión de la Cuenca. En zonas del Altipla-no, relativamente áridas, no se considera la gran cantidad de agua que corre en temporadas lluviosas extremas, y es enton-ces cuando los pequeños siste-mas implementados, fallan por falta de capacidad.

El ejemplo de los resultados de la Ponencia de Programación de Operaciones de Conserva-ción por Indicadores de la Ter-cera Sesión de las IX Jornadas de Conservación de Carrete-ras, realizada en Salamanca – España CRITERIOS PARA LA ELABORACIÓN DE UN SISTE-MA DE GESTIÓN DE VÍAS, se constituye en una de las herra-mientas más apropiadas para llevar a cabo lo analizado hasta el momento.

Además, no olvidemos –y en esa dirección se ha planteado el presente artículo-, que los dre-najes son las obras que garanti-zan la vida útil de las carreteras, en tanto éstas sean desarrolla-das con la “visión de la cuen-ca”, visión ampliada que per-mitirá en caso óptimo, devolver a la cuenca su originalidad, es decir, devolver al territorio las condiciones primarias con y a pesar de la implantación de la infraestructura vial. De este modo, aplicando conceptos de respeto al medio ambiente, de adaptación al cambio climático de prevención a riesgos y de prevención de impactos terri-toriales, el desarrollo sostenible de un territorio también estará mejor encaminado.

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